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易丝帮盘点:电纺纤维能源领域进展快报

已有 642 次阅读 2019-3-27 16:09 |系统分类:科普集锦| 能源环境, 静电纺丝

易丝帮小编从2019年1-3月期刊论文中精选部分有代表的静电纺丝能源领域的科研成果,并按发表时间排序,以供读者交流学习。

Chem. Eng. J.:Highly Flexible MoS2@electrospun PVDF Hybrid Membrane as Advanced Anodes for Lithium Storage
作者:XuanZheng,YuhuanZheng,HuijunZhang,QuanlingYang,ChuanxiXiong
First published:25 March 2019

  
武汉理工大学熊传溪教授团队采用水热法将MoS2纳米片负载于电纺聚偏氟乙烯纤维膜上制备了一种新颖的功能电极。用于锂离子电池的负极材料时,该材料展现出较高的比容量 0.5 A g-1时,容量为854 mA h g-1 , 在2 A g-1电流密度下经过200次循环后容量为513 mA h g-1 )、良好的倍率性能以及长周期循环性能。因此,该研究为开发高性能柔性锂离子电池和其他可充电电池提供了一条有前景的策略。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.03.212

Batteries SupercapsHierarchically Designed CNF/S−Cu/CNF Nonwoven Electrode as Free‐Standing Cathode for Lithium−Sulfur Batteries
作者:Zihao Bian Ying Xu Tao Yuan Chengxin Peng Yuepeng Pang Prof. Junhe Yang Shiyou Zheng
First published: 19 March 2019

  
上海科技大学研究者通过均匀地将硫溶液沉积到电纺富N-和铜修饰的非织造碳纳米纤维(CNF)薄膜中,制备柔性锂硫(Li−S)电池阴极,形成夹芯结构的CNF/S−Cu/CNF薄膜电极。作为锂离子电池的自支撑电极,具有独特结构的CNF/S-Cu/CNF复合阴极具有高容量、高倍率、长循环稳定性等特点。在电流密度为0.1 A g−1时,电极可提供1295mA h g-1的可逆容量,即使在电流密度为1 A g−1的高电流密度下,300次循环后其容量可保持在530mA h g-1以上,库仑效率接近100%。CNF/S−Cu/CNF作为锂离子电池电极材料优异性能归功于CNF层、Cu纳米颗粒和CNF中掺杂的N元素的协同作用,它们可以在物理和化学上稳定S并提供快速的电子导电性。因此,该研究有望用于构建高性能柔性锂硫电池的电极材料。

论文链接:https://doi.org/10.1002/batt.201900014

J. Mater. Chem. AA N, S dual doping strategy via electrospinning to prepare hierarchically porous carbon polyhedra embedded carbon nanofibers for flexible supercapacitors
作者:Yanjiang Li, Guang Zhu, Hailong Huang, Min Xu, Ting Lu and Likun Pan
First published: 13 March 2019

  
华东师范潘丽坤教授团队以金属-有机骨架ZIF-67和含有硫脲的聚丙烯腈前驱体为原料,采用电纺丝法制备了N、S掺杂的柔性层状多孔碳多面体(NSCPCNF)。由于N, S双掺杂提高了比表面积,改善了电荷转移能力和赝电容贡献,得到的NSCPCNF在1mol L -1 H2SO4电解质(三电极模式)中,在电流密度为1 A g -1的情况下,比电容为396 F g -1。更重要的是,使用NSCPCNF电极组装的柔性超级电容器(FSC),在电流密度为0.5 A g−1(双电极模式)的情况下,其比电容达到103 F g−1的高比容,在功率密度为250 W kg−1的情况下,其能量密度达到14.3 W h kg−1,并且还表现出优异的循环稳定性。

论文链接:https://doi.org/10.1039/C8TA12246F

Chem. Eng. J.:Graphene oxide-induced synthesis of button-shaped amorphous Fe2O3/rGO/CNFs films as flexible anode for high-performance lithium-ion batteries
作者:QingshanZhao,JialiangLiu,XinxinLi,ZhengzhengXia,QixiaZhang,MinZhou,WeiTian,MingWang,HanHu,ZhongtaoLi,WentingWu,HuiNing,MingboWu
First published:9 March 2019

  
中国石油大学吴明铂教授课题组通过原位静电纺丝和一步碳化构建了新型结构纽扣状非晶态Fe2O3/rGO/碳纳米纤维(am-Fe2O3/rGO/CNFs)薄膜,用于自支撑柔性锂离子电池负极材料。在电纺前驱体中插入高度氧化的氧化石墨烯,不仅能使纽扣状非晶态Fe2O3纳米粒子在纳米CNFs基体上致密生长,而且大大提高了所得薄膜的机械弹性。am-Fe2O3/rGO/CNFs-20电纺膜在电流密度为0.1A g−1时展现了优异的可逆容量811mAh g−1,以及良好的倍率性能和循环稳定性( 2 A g−1电流密度下经过400次循环后容量为584mAh g−1 )。该材料合成工艺简单,电化学性能优良,在柔性储能领域具有广阔的应用前景。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.03.076

Adv. Mater.:Binder‐Free Electrodes for Advanced Sodium‐Ion Batteries
作者:Ting Jin,Qingqing Han,Lifang Jiao
First published:27 February 2019

  
南开大学焦丽芳教授团队介绍了各种无粘结剂电极的制备方法,主要包括无模板法和模板辅助法。在无模板方法中,电纺丝和活性材料与碳基材料的结合是主要方法。模板辅助法需要各种基底,如金属基底(Cu, Ti, Ni等)和碳质基底(碳布, 碳纸, 碳纳米纤纤等)来辅助无粘结电极的制作。无粘结剂电极不仅在电池领域具有优势,而且有望在催化领域发挥其优势。将活性材料直接生长在集流器上设计出无粘结剂催化剂可以暴露更多活性位点从而提高催化活性。因此,作者坚信无粘结剂电极在储能转化领域有着广阔的应用前景。

论文链接:https://doi.org/10.1002/adma.201806304

J. Mater. Chem. AOxidizing solid Co into hollow Co3O4 within electrospun (carbon) nanofibers towards enhanced lithium storage performance
作者:Jinkai Wang, Hongkang Wang, Fang Li, Sanmu Xie, Guiyin Xu, Yiyi She, Micheal K. H. Leung and Tianxi Liu
First published: 23 January 2019

  
东华大学刘天西教授课题组通过电纺以及空气中热处理将在电纺(碳)纳米纤维中的固体Co纳米颗粒氧化成空心Co3O4纳米颗粒,从而构建了高性能电纺电极材料。其中,醋酸钴(Ⅱ)(Co(Ac)2)、双氰胺(DCD,C2H4N4)、聚丙烯腈(PAN)分别作为Co源、添加剂和碳源,溶解在N,N-二甲基甲酰胺中(DMF)用作电纺丝前体溶液。作者通过调节氧化温度/氧化时间,构建出具有可控纤维中空Co3O4纳米颗粒的碳含量。该纤维产品在用作LIBs负极材料时,由于其独特的中空纳米结构、碳杂化和新型的纳米级-纳米纤维组装,表现出较高的比容量和优异的循环稳定性。该方法也可用于其它过渡金属(如镍、镍钴等)氧化物的合成,为设计新型的高性能纳米结构电极材料,为实现电化学储能和转化应用提供了广阔的前景。

论文链接:https://doi.org/10.1039/C9TA00045C

NanoscalePolarity-assisted formation of hollow-frame sheathed nitrogen-doped nanofibrous carbon for supercapacitors
作者:Yujiao Gong,Ruyi Chen,Hai Xu,Chenyang Yu,Xi Zhao,Yue Sun,Zengyu Hui,Jinyuan Zhou,Jianing An,Zhuzhu Du,Gengzhi Sun and Wei Huangad
First published: 08 January 2019

  
南京工业大学孙庚志教授和新加坡南洋理工大学An Jianing团队通过在电纺聚合物纳米纤维上负载尺寸和形态均匀的MOF粒子,构建了高性能超级电容器材料。聚合物侧链上的极性基团与金属离子之间的强相互作用促进了MOF成核,而位阻使MOF成核过程中的尺寸和形态具有良好的均匀性。在高温热解过程中,将制备好的核壳纳米纤维转化为氮掺杂纳米纤维碳(N-NFC)。制备的N-NFC具有高导电性的一维纳米纤维结构、中空碳骨架具有均匀的尺寸和形貌、具有大量高表面积的微孔/中孔,此外,较高的N掺杂量。作为超级电容器电极材料,N-NFC具有良好的电化学性能、高比电容、高能量/功率密度、离子扩散速率快、循环稳定性好等特点。

论文链接:https://doi.org/10.1039/C8NR09454C

Adv. Energy Mater. :Single‐Ion Conducting Electrolyte Based on Electrospun Nanofibers for High‐Performance Lithium Batteries
作者:Cuicui Li,Bingsheng Qin,Yunfeng Zhang,Alberto Varzi,Stefano Passerini Jiaying Wang,Jiaming Dong,Danli Zeng,Zhihong Liu,Hansong Cheng
First published: 02 January 2019

  
中国地质大学研究人员报道了一种包含纳米尺度PVDF-HFP和LiPSI混合物的新型的基于静电纺丝的单离子导体聚合物电解质。在本文中,作者对聚烯烃/液体电解质体系的形貌、力学强度、热稳定性、电解质润湿性、电化学窗口、离子电导率、电池性能等进行了系统的研究,并与传统的聚烯烃/液体电解质体系进行了对比。研究结果表明:这种电解质能够消除聚烯烃隔膜和LiPF6电解质盐的局限性。这种静电纺丝纳米纤维薄膜具有高孔隙率和适当的机械强度以及优异的热稳定性。将其与LiFePO4正极匹配组装成全电池后至少能够稳定循环1000周。

论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201803422

链接地址:http://www.espun.cn/news/detail-756.html

文章来源:易丝帮



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